CN114460375A - 光伏发电系统及其绝缘阻抗检测方法 - Google Patents

光伏发电系统及其绝缘阻抗检测方法 Download PDF

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CN114460375A
CN114460375A CN202210000344.7A CN202210000344A CN114460375A CN 114460375 A CN114460375 A CN 114460375A CN 202210000344 A CN202210000344 A CN 202210000344A CN 114460375 A CN114460375 A CN 114460375A
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文熙凯
曾建友
周党生
尹子威
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Shenzhen Hopewind Electric Co Ltd
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Shenzhen Hopewind Electric Co Ltd
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    • G01R27/02—Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant
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Abstract

本申请公开一种光伏发电系统及其绝缘阻抗检测方法，所述绝缘阻抗检测方法包括：获取每一个MPPT单元的输入电压以及所述直流母线的对地电压，并计算得到每一个MPPT单元输入端的对地电压；调整所述直流母线的对地阻抗后，再次获取每一个MPPT单元的输入电压以及所述直流母线的对地电压，并计算得到每一个MPPT单元输入端的对地电压；根据前后两次计算得到的每一个MPPT单元输入端的对地电压，确定每一个MPPT单元输入端的对地绝缘阻抗。本申请通过确定每一个MPPT单元输入端的对地绝缘阻抗，可以精确定位到具有故障的光伏电池组件，减少后期故障排查的工作量，同时可以避免高温高湿环境下绝缘阻抗变低导致故障误报的问题。

Description

光伏发电系统及其绝缘阻抗检测方法
技术领域
本申请涉及光伏发电技术领域，尤其涉及一种光伏发电系统及其绝缘阻抗检测方法。
背景技术
目前，光伏发电已经越来越广泛地应用国内外发电市场。其中，光伏并网逆变器是光伏发电系统的关键部件之一，它把光伏电池组件中的直流电变换成交流电以反馈给电网，实现并网发电。在光伏发电系统中，基于安全方面的考虑，光伏并网逆变器必须检测输入对地的绝缘阻抗数值，如果绝缘阻抗低于标准值，必须告警以提示不能并网发电。
当前光伏发电系统中，一般具有多路MPPT(Maximum Power Point Tracking，最大功率点跟踪)。现有的绝缘阻抗检测方法，通常是检测正负直流母线对地绝缘阻抗，但无法精确定位到哪一路MPPT对应的光伏组件出现绝缘异常，后期的故障排查较为困难；另外正负直流母线对地绝缘阻抗值为各路MPPT对地绝缘阻抗的并联值，并联数越多，阻抗越小，在高温高湿的情况下绝缘将变差，正负直流母线对地绝缘阻抗值可能会误触发，导致系统故障停机。
发明内容
有鉴于此，本申请的目的在于提供一种光伏发电系统及其绝缘阻抗检测方法，以精确定位到具有故障的光伏电池组件，减少后期故障排查的工作量，同时可以避免高温高湿环境下绝缘阻抗变低导致故障误报的问题。
本申请解决上述技术问题所采用的技术方案如下：
根据本申请的一个方面，提供一种光伏发电系统的绝缘阻抗检测方法，所述光伏发电系统包括直流母线、多个MPPT单元以及逆变器；每一个MPPT单元的输入端与其对应的光伏电池组件连接，多个MPPT单元的输出端并联连接后通过所述直流母线与所述逆变器的输入端连接；所述绝缘阻抗检测方法包括：
获取每一个MPPT单元的输入电压以及所述直流母线的对地电压，并计算得到每一个MPPT单元输入端的对地电压；
调整所述直流母线的对地阻抗后，再次获取每一个MPPT单元的输入电压以及所述直流母线的对地电压，并计算得到每一个MPPT单元输入端的对地电压；
根据前后两次计算得到的每一个MPPT单元输入端的对地电压，确定每一个MPPT单元输入端的对地绝缘阻抗。
根据本申请的另一个方面，提供一种光伏发电系统，包括直流母线、多个MPPT单元、逆变器以及控制器；
每一个MPPT单元的输入端与其对应的光伏电池组件连接，多个MPPT单元的输出端并联连接后通过所述直流母线与所述逆变器的输入端连接；
所述控制器，被配置为获取每一个MPPT单元的输入电压以及所述直流母线的对地电压，并计算得到每一个MPPT单元输入端的对地电压；调整所述直流母线的对地阻抗后，再次获取每一个MPPT单元的输入电压以及所述直流母线的对地电压，并计算得到每一个MPPT单元输入端的对地电压；根据前后两次计算得到的每一个MPPT单元输入端的对地电压，确定每一个MPPT单元输入端的对地绝缘阻抗。
本申请实施例的光伏发电系统及其绝缘阻抗检测方法，通过确定每一个MPPT单元输入端的对地绝缘阻抗，可以精确定位到具有故障的光伏电池组件，减少后期故障排查的工作量，同时可以避免高温高湿环境下绝缘阻抗变低导致故障误报的问题。
附图说明
图1为本申请实施例提供的光伏发电系统示意图；
图2为本申请实施例提供的光伏发电系统的绝缘阻抗检测方法示意图。
本申请目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚、明白，以下结合附图和实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语中“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
本申请一实施例提供一种光伏发电系统，包括直流母线、多个MPPT单元、逆变器以及控制器；
每一个MPPT单元的输入端与其对应的光伏电池组件连接，多个MPPT单元的输出端并联连接后通过所述直流母线与所述逆变器的输入端连接；
所述控制器，被配置为获取每一个MPPT单元的输入电压以及所述直流母线的对地电压，并计算得到每一个MPPT单元输入端的对地电压；调整所述直流母线的对地阻抗后，再次获取每一个MPPT单元的输入电压以及所述直流母线的对地电压，并计算得到每一个MPPT单元输入端的对地电压；根据前后两次计算得到的每一个MPPT单元输入端的对地电压，确定每一个MPPT单元输入端的对地绝缘阻抗。
在一示例中，所述光伏发电系统还包括告警模块；
所述控制器，被配置为将多个MPPT单元中任意一个MPPT单元输入端的对地绝缘阻抗与预设阈值进行比较；若任意一个MPPT单元输入端的对地绝缘阻抗小于预设阈值，则生成告警信息和/或控制所述光伏发电系统停机；
所述告警模块，被配置获取所述告警信息以产生告警。
具体地，所述告警模块可以采取各种方式来告警，例如：声音、光、文字提示等等。控制所述光伏发电系统停机包括控制所述逆变器停机。
在一示例中，所述控制器独立于所述逆变器或者所述多个MPPT单元中的任意一个MPPT单元；或者，所述控制器集成于所述逆变器；或者，所述控制器集成于所述多个MPPT单元中的任意一个MPPT单元中。
在一示例中，所述光伏发电系统还包括检测器，用于检测每一个MPPT单元的输入电压以及所述直流母线的对地电压。
具体地，检测所述直流母线的对地电压时，对于输入输出共负极的光伏发电系统，可以只检测负直流母线的对地电压；对于输入输出共正极的光伏发电系统，可以只检测正直流母线对地电压。可以理解的，同时检测正直流母线对地电压和负直流母线的对地电压，也是可行的。
在一示例中，所述光伏发电系统还包括与正直流母线连接的第一对地阻抗调整单元和/或与负直流母线连接的第二对地阻抗调整单元。
具体地，第一对地阻抗调整单元(或者第二对地阻抗调整单元)可以由多个串并联连接的电阻构成，通过控制对应的继电器旁路来调整对地阻抗。
为了便于理解，以下结合图1，以两个MPPT单元进行说明：
如图1所示，MPPT1单元的输入端与其对应的光伏电池组件PV1连接，MPPT2单元的输入端与其对应的光伏电池组件PV2连接，MPPT1单元的输出端和MPPT2单元的输出端并联连接后通过正负直流母线与逆变器的输入端连接。R1连接在正直流母线与地之间，R2连接在负直流母线与地之间，R1与R2的阻值都是已知的并且是可变的。
图中的Ubusp表示正直流母线的对地电压，Ubusn表示负直流母线的对地电压，Ubus表示正负直流母线之间的电压；Upv1表示MPPT1单元的输入电压，Up1表示MPPT1单元输入端的正极对地电压，Un1表示MPPT1单元输入端的负极对地电压，Rx1表示MPPT1单元输入端的正极对地绝缘阻抗，Ry1表示MPPT1单元输入端的负极对地绝缘阻抗；Upv2表示MPPT2单元的输入电压，Up2表示MPPT2单元输入端的正极对地电压，Un2表示MPPT2单元输入端的负极对地电压，Rx2表示MPPT2单元输入端的正极对地绝缘阻抗，Ry2表示MPPT2单元输入端的负极对地绝缘阻抗。
初始时，调整R1与R2的阻值(或者以其默认阻值)，分别记为R11与R21；检测MPPT1单元的输入电压(记为Upv11)、MPPT2单元的输入电压(记为Upv21)、正负直流母线之间的电压(记为Ubus1)、负直流母线的对地电压(记为Ubusn1)；
然后，计算MPPT1单元和MPPT2单元输入端的对地电压，具体如下：
MPPT1单元输入端的负极对地电压：Un11＝Ubusn1；
MPPT1单元输入端的正极对地电压：Up11＝Upv11-Ubusn1；
MPPT2单元输入端的负极对地电压：Un21＝Ubusn1；
MPPT2单元输入端的正极对地电压：Up21＝Ubusn-Ubusn1。
紧接着，再次调整R1与R2的阻值，分别记为R12与R22；再次检测MPPT1单元的输入电压(记为Upv12)、MPPT2单元的输入电压(记为Upv22)、正负直流母线之间的电压(记为Ubus2)、负直流母线的对地电压(记为Ubusn2)；
再接着，计算MPPT1单元和MPPT2单元输入端的对地电压，具体如下：
MPPT1单元输入端的负极对地电压：Un12＝Ubusn2；
MPPT1单元输入端的正极对地电压：Up12＝Upv12-Ubusn2；
MPPT2单元输入端的负极对地电压：Un22＝Ubusn2；
MPPT2单元输入端的正极对地电压：Up22＝Ubusn-Ubusn2。
最后，通过前后电桥原理，计算MPPT1单元和MPPT2单元输入端的正极、负极对地绝缘阻抗，其计算方法为：
MPPT1单元输入端的正极对地绝缘电阻：
Figure BDA0003453885080000051
MPPT1单元输入端的负极对地绝缘电阻：
Figure BDA0003453885080000052
MPPT2单元输入端的正极对地绝缘电阻：
Figure BDA0003453885080000053
MPPT2单元输入端的负极对地绝缘电阻：
Figure BDA0003453885080000054
其中：
Figure BDA0003453885080000055
进一步地，可以判断计算得到的MPPT1单元和MPPT2单元输入端的正极、负极对地绝缘阻抗是否小于预设阈值，例如：MPPT1单元输入端的正极对地绝缘阻抗是否小于预设阈值1，MPPT1单元输入端的负极对地绝缘阻抗是否小于预设阈值2，MPPT2单元输入端的正极对地绝缘阻抗是否小于预设阈值3，MPPT2单元输入端的负极对地绝缘阻抗是否小于预设阈值4，若小于预设阈值，则告警或者控制逆变器停机。
如图2所示，本申请另一实施例提供一种光伏发电系统的绝缘阻抗检测方法，光伏发电系统可参考前述内容，在此不作赘述。
所述绝缘阻抗检测方法包括：
步骤S11、获取每一个MPPT单元的输入电压以及所述直流母线的对地电压，并计算得到每一个MPPT单元输入端的对地电压；
步骤S12、调整所述直流母线的对地阻抗后，再次获取每一个MPPT单元的输入电压以及所述直流母线的对地电压，并计算得到每一个MPPT单元输入端的对地电压；
步骤S13、根据前后两次计算得到的每一个MPPT单元输入端的对地电压，确定每一个MPPT单元输入端的对地绝缘阻抗。
在一示例中，所述确定每一个MPPT单元输入端的对地绝缘阻抗，之后还包括：
将多个MPPT单元中任意一个MPPT单元输入端的对地绝缘阻抗与预设阈值进行比较；
若任意一个MPPT单元输入端的对地绝缘阻抗小于预设阈值，则生成告警信息和/或控制所述光伏发电系统停机。
在一示例中，所述直流母线的对地电压包括正直流母线的对地电压和/或负直流母线的对地电压。
在一示例中，所述直流母线的对地阻抗包括正直流母线的对地阻抗和/或负直流母线的对地阻抗。
在一示例中，所述MPPT单元输入端的对地电压包括MPPT单元输入端的负极对地电压以及MPPT单元输入端的正极对地电压。
以上参照附图说明了本申请的优选实施例，并非因此局限本申请的权利范围。本领域技术人员不脱离本申请的范围和实质内所作的任何修改、等同替换和改进，均应在本申请的权利范围之内。

Claims (10)

1.一种光伏发电系统的绝缘阻抗检测方法，所述光伏发电系统包括直流母线、多个MPPT单元以及逆变器；每一个MPPT单元的输入端与其对应的光伏电池组件连接，多个MPPT单元的输出端并联连接后通过所述直流母线与所述逆变器的输入端连接；其特征在于，所述绝缘阻抗检测方法包括：
获取每一个MPPT单元的输入电压以及所述直流母线的对地电压，并计算得到每一个MPPT单元输入端的对地电压；
调整所述直流母线的对地阻抗后，再次获取每一个MPPT单元的输入电压以及所述直流母线的对地电压，并计算得到每一个MPPT单元输入端的对地电压；
根据前后两次计算得到的每一个MPPT单元输入端的对地电压，确定每一个MPPT单元输入端的对地绝缘阻抗。
2.根据权利要求1所述的绝缘阻抗检测方法，其特征在于，所述确定每一个MPPT单元输入端的对地绝缘阻抗，之后还包括：
将多个MPPT单元中任意一个MPPT单元输入端的对地绝缘阻抗与预设阈值进行比较；
若任意一个MPPT单元输入端的对地绝缘阻抗小于预设阈值，则生成告警信息和/或控制所述光伏发电系统停机。
3.根据权利要求1所述的绝缘阻抗检测方法，其特征在于，所述直流母线的对地电压包括正直流母线的对地电压和/或负直流母线的对地电压。
4.根据权利要求1所述的绝缘阻抗检测方法，其特征在于，所述直流母线的对地阻抗包括正直流母线的对地阻抗和/或负直流母线的对地阻抗。
5.根据权利要求1所述的绝缘阻抗检测方法，其特征在于，所述MPPT单元输入端的对地电压包括MPPT单元输入端的负极对地电压以及MPPT单元输入端的正极对地电压。
6.一种光伏发电系统，其特征在于，包括直流母线、多个MPPT单元、逆变器以及控制器；
每一个MPPT单元的输入端与其对应的光伏电池组件连接，多个MPPT单元的输出端并联连接后通过所述直流母线与所述逆变器的输入端连接；
所述控制器，被配置为获取每一个MPPT单元的输入电压以及所述直流母线的对地电压，并计算得到每一个MPPT单元输入端的对地电压；调整所述直流母线的对地阻抗后，再次获取每一个MPPT单元的输入电压以及所述直流母线的对地电压，并计算得到每一个MPPT单元输入端的对地电压；根据前后两次计算得到的每一个MPPT单元输入端的对地电压，确定每一个MPPT单元输入端的对地绝缘阻抗。
7.根据权利要求6所述的光伏发电系统，其特征在于，所述光伏发电系统还包括检测器，用于检测每一个MPPT单元的输入电压以及所述直流母线的对地电压。
8.根据权利要求6所述的光伏发电系统，其特征在于，所述光伏发电系统还包括与正直流母线连接的第一对地阻抗调整单元和/或与负直流母线连接的第二对地阻抗调整单元。
9.根据权利要求6所述的光伏发电系统，其特征在于，所述光伏发电系统还包括告警模块；
所述控制器，被配置为将多个MPPT单元中任意一个MPPT单元输入端的对地绝缘阻抗与预设阈值进行比较；若任意一个MPPT单元输入端的对地绝缘阻抗小于预设阈值，则生成告警信息和/或控制所述光伏发电系统停机；
所述告警模块，被配置获取所述告警信息以产生告警。
10.根据权利要求6所述的光伏发电系统，其特征在于，所述控制器独立于所述逆变器或者所述多个MPPT单元中的任意一个MPPT单元；或者，所述控制器集成于所述逆变器；或者，所述控制器集成于所述多个MPPT单元中的任意一个MPPT单元中。
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